Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 3

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 3 2019 7 TECHNOLOGY изготовление технологического оснащения, по- вышение производительности труда за счет со- кращения вспомогательного и основного време- ни обработки на станке. Однако несмотря на то, что оборудование, оснащенное системами с ЧПУ, обладает высоки- ми техническими возможностями, точность об- работки не всегда соответствует установленным требованиям. В связи с вышесказанным тема исследования, несомненно, является актуальной и имеет практическую значимость, как одно из приоритетных направлений деятельности маши- ностроительных предприятий. Многие работы [1–17] исследователей и уче- ных в рассматриваемой области научного позна- ния стремятся решить обусловленную проблему различными методологическими подходами, однако цель их исследований остается одинако- вой – обеспечение высокого технического уров- ня качества изделий, а также снижение тру- доемкости и длительности производственных процессов. Вопросы оптимизации процесса резания, повышения точности обработки и качества вы- пускаемой продукции машиностроения рассма- тривали многие ученые, среди которых Ю.А. Ро- зенберг, Т.Н. Лоладзе, А.Д. Макаров, Н.Н. Зорев, А.С. Верещака, Е.В. Артамонов, М.Х. Утешев, Ю.И. Некрасов, В.И. Жиганов, Л.К. Генералов, А.А. Маталин, В.Э. Пуш, Д.Н. Решетов, Р. Пи- герт и многие другие. Научная деятельность перечисленных авто- ров [1–5, 17–19] в основном связана с задача- ми повышения стойкости и работоспособности режущего инструмента, оптимизации режимов резания, оценки погрешностей и их коррекции в процессе материалообработки, увеличения жесткости технологической системы и баланси- ровки, исследования влияния узлов станков на точность обработки и др. Анализ источников научной литературы и патентный поиск показали, что недостатками известных способов и устройств в области по- вышения качества и геометрической точности обработки деталей на станках с ЧПУ являются сложность их реализации и необходимость ос- нащения станков с ЧПУ адаптивной системой управления. Цель работы – повышение результативности технологических процессов при токарной об- работке на станках с числовым программным управлением за счет математического и конечно- элементного моделирования. Задачи исследования: разработка математи- ческой модели формообразования поверхности детали; разработка способа управления геоме- трической точностью деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ. Методика исследований В связи с представленными заключениями об имеющихся способах управления и обеспечения точности деталей при их обработке на станках с ЧПУ предлагается способ, который заключает- ся в трансформации CAD-модели детали непо- средственно до металлообработки и разработки управляющей программы с учетом выявленных деформационных отклонений, возникающих от сил резания, посредством компьютерного и ма- тематического моделирования и метода конеч- ных элементов. Использование методологических основ пла- нирования эмпирических исследований позво- лило минимизировать число необходимых изме- рительных операций в зависимости от заданной степени точности результатов измерений. Экс- перимент включал в себя несколько этапов с учетом некоторых ограничений. Объектом исследования является деталь – ступенчатый вал. В результате эксперимента определяются: – действительный размер обработанной по- верхности детали; – разброс значений случайной величины; – основные математические характеристи- ки оценки точности технологической операции: математическое ожидание и среднее квадратиче- ское отклонение. Алгоритм проведения экспериментального исследования показан на рис. 1. Алгоритм включает в себя блоки условий проверки достаточности данных, а также следу- ющие пять блоков: 1 – ввод исходных данных; 2 – блок расчетов (в том числе 2.1 – выбор ис- следуемых факторов, влияющих на точность металлообработки, и определение схемы ба- зирования и закрепления заготовки; 2.2 – рас- чет фактической скорости резания при точении цилиндрической поверхности; 2.3 – определе-